一种复合型双焦点聚焦超声换能器及使用方法与流程

本发明属于医疗器械技术领域的装置，涉及到高强度聚焦超声治疗，尤其涉及一种复合型双焦点聚焦超声换能器及使用方法。

背景技术

现如今，超声技术已经被运用在各个领域，发挥着极大的作用。聚焦超声技术具有很强的穿透性和指向性，在子宫肌瘤等实体肿瘤的治疗中已经广泛应用，并取得良好的治疗效果。但是目前的超声聚焦技术仍然存在一些不足，例如现有的高强度聚焦超声技术主要是运用一个超声焦点进行治疗，治疗模式一般是通过点点成线到线线成面，再由线线成面到面面成体的形式，覆盖全肿瘤，最后通过实心消融法进行治疗。对于比较大的实体肿瘤，需要治疗的点数非常多，从而治疗时间比较长，一般要在一两个小时以上，对医生和患者来说都是很大的负担。

中国专利公开号：cn1593688a公开日2005.03.16的专利文件公开了一种用于治疗肿瘤的多焦点多重聚焦超声换能器，它由多种焦距组件围绕同一圆心间隔布置构成，每一组件分别由2-4片凹球面自聚焦压电陶瓷片构成，在圆锥面上对称分布，各自的焦点汇聚在公共轴线上形成多个焦点。该发明与单焦点的超声换能器相比，可以在很短的时间内完成治疗过程，而且在不同的情况下，可以单独开启不同的焦距组，适应不同的需要，可提高治疗效果。但是，该发明的技术方案的不足之处在于：多重聚焦超声换能器的焦点的构成较为复杂，不便于修检，同时该多重聚焦超声换能器操作复杂，实体肿瘤的体积越大，焦点的数目就越多，操作的步骤就越复杂，不利于长期使用；同时该发明的技术方案中多个焦点之间的距离是固定不变的，不能进行调整，很难根据肿瘤的大小和边界一次性选择合适的焦点数满足治疗的需求。

因此，如何即能消除肿瘤带来的伤害，同时还可以减小治疗时间、操作方便，减轻医生和患者的负担是现有技术中亟需解决的技术问题。

技术实现要素：

1、要解决的问题

对现有技术中存在的肿瘤消除时间久、效率低的问题，本发明提供一种复合型双焦点聚焦超声换能器及使用方法。本发明通过双焦点的同时工作，单个层面一次扫描即可完成，从而覆盖了肿瘤治疗层面的整个边界，操作简单，缩短了治疗时间，提高了治疗效率。

2、技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种复合型双焦点聚焦超声换能器，包括从上到下依次连接的位置控制装置、焦距控制装置、近场换能器和远场换能器，且所述远场换能器固定在焦距控制装置的下方。

更进一步地，还包括b超探头，所述b超探头插入在位置控制装置、焦距控制装置和近场换能器的正中间，且所述b超探头与焦距控制装置通过固定件固定。

更进一步地，所述近场换能器的下端和远场换能器的下端均呈弧面，且所述近场换能器的圆心与远场换能器的圆心处于位置控制装置和焦距控制装置的中心轴线上，同时所述远场换能器的半径等于近场换能器的半径。

更进一步地，所述近场换能器和远场换能器均为压电换能器。

更进一步地，所述的位置控制装置包括运动电机、丝杆a和固定板，所述的运动电机固定在固定板上，所述丝杆a上端穿过固定板与运动电机连接，且所述丝杆a通过丝杆螺母a与焦距控制装置连接。

更进一步地，所述的焦距控制装置包括调焦电机、丝杆b和移动板，所述的移动板呈倒u字型，且所述移动板的水平部分平行于固定板和近场换能器，所述调焦电机固定在移动板上，所述丝杆b上端穿过移动板与调焦电机连接，且丝杆b通过丝杆螺母b与近场换能器连接。

更进一步地，所述固定板的下端安装有直线滑轨a，且所述丝杆a和直线滑轨a分别位于固定板的两端，所述直线滑轨a与焦距控制装置通过滚动组件a连接。

更进一步地，所述移动板的下端安装有直线滑轨b，且所述丝杆b和直线滑轨b分别位于移动板的两端，所述直线滑轨b通过滚动组件b与近场换能器连接。

本发明还提供了一种复合型双焦点聚焦超声换能器的使用方法，包括以下步骤：

聚焦超声换能器从第一个治疗层面，到最后一个治疗层面，依次采用以下的相同步骤进行治疗：

a)所述位置控制装置控制近场换能器和远场换能器向第一个治疗层面内运动，直至将所述远场换能器的圆心即远场换能器焦点调整在第一个治疗层面内的最下方；

b)所述近场换能器通过焦距控制装置向第一个治疗层面内的上方移动，直至所述近场换能器的圆心即近场换能器焦点调整在第一个治疗层面内的最上方；

c)所述近场换能器与远场换能器发射聚焦超声进行治疗；

d)所述近场换能器和远场换能器通过位置控制装置向第一个治疗层面内未治疗的区域运动，与步骤a和步骤b相同，并重复步骤c的治疗动作，直至完成第一个治疗层面的治疗；

e)通过所述位置控制装置将近场换能器和远场换能器运动到第二个治疗层面内，并重复上述步骤。

更进一步地，所述运动电机控制近场换能器和远场换能器运动，所述调焦电机控制近场换能器上下运动。

3、有益效果

相比于现有技术，本发明的有益效果为：

(1)本发明设置有近场换能器和远场换能器两种换能器，通过使用不同焦距的换能器，分别进行远场聚焦和近场聚焦，且位置控制装置控制近场换能器和远场换能器两者共同运动，而焦距控制装置只控制近场换能器的运动，工作原理简单，操作便捷，且双焦点同时进行工作，使得单个层面一次扫描即可完成，并覆盖了肿瘤治疗层面的整个边界，治疗的点数大大减小，治疗时间缩短，治疗效率提高；

(2)本发明的b超探头插在位置控制装置、焦距控制装置和近场换能器的正中间，且b超探头与焦距控制装置通过固定件固定，因此近场换能器和远场换能器在移动的同时，b超探头也随之移动，在肿瘤治疗的过程中，近场换能器焦点与远场换能器焦点能够更方便的定位在肿瘤的治疗层面上；

(3)本发明近场换能器的下端和远场换能器的下端均设置成弧面，方便了近场换能器焦点与远场换能器焦点的形成，焦点处于同一轴线上，方便了聚焦超声覆盖肿瘤治疗层面，而远场换能器的半径等于近场换能器的半径，即近场换能器运动到最低位置且远场换能器运动到最高位置时，近场换能器焦点和远场换能器焦点完全重合，当近场换能器运动到最高位置且远场换能器运动到最低位置时，近场换能器焦点和远场换能器焦点的距离最远，因此不同形状、不同大小的肿瘤均可进行治疗；

(4)本发明的近场换能器和远场换能器均采用压电换能器，压电换能器的主要工作原理是：通过压电效应实现电能与声能之间的相互转换，电声转换效率高，且制作方便，不易老化，成本较低，有利于长期使用；

(5)本发明的丝杆螺母与丝杆连接，且丝杆与电机连接，从而电机通过控制丝杆的转动，带动了丝杆螺母的运转，方便了电机对近场换能器和远场换能器的控制，使得近场换能器和远场换能器的运动更加灵活；

(6)本发明的固定板和移动板的一侧均设置有丝杆，另一侧均设置有直线滑轨，丝杆与丝杆螺母连接，直线滑轨与滚动组件连接，使得器件之间的相对运动更加平稳，操作更加便捷；

(7)本发明的使用方法对于肿瘤的治疗，打破了传统的治疗方法：实心消融法，采用了独特的表面消融法进行治疗，肿瘤的体积越大，相对传统器件来说，本发明对人体的伤害越低。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的工作状态示意图；

图中：1、运动电机；2、丝杆a；3、丝杆螺母a；4、直线滑轨a；5、近场换能器焦点；6、远场换能器焦点；7、b超探头；8、固定件；9、调焦电机；10、固定板；11、移动板；12、近场换能器；13、远场换能器；14、直线滑轨b；15、丝杆b；16、丝杆螺母b。

具体实施方式

为了更加清楚地描述本发明，下面结合附图对本发明进行详细的介绍。

下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。

实施例1

参考图1，一种复合型双焦点聚焦超声换能器，包括位置控制装置、焦距控制装置、近场换能器12和远场换能器13，位置控制装置的下端连接焦距控制装置，焦距控制装置的下端连接近场换能器12，近场换能器12的下端连接远场换能器13；

近场换能器12和远场换能器13的下端呈一种弧面结构，上端水平部分与位置控制装置和焦距控制装置平行，同时近场换能器12的圆心与远场换能器13的圆心处于位置控制装置和焦距控制装置的中心轴线上，远场换能器13的半径等于近场换能器12的半径，且近场换能器12和远场换能器13均为压电换能器。

工作时，本装置的工作原理是:

位置控制装置启动，近场换能器12和远场换能器13开始运动，当位置控制装置控制近场换能器12和远场换能器13运动到适当位置处后，远场换能器13停止运动，焦距控制装置启动，带动近场换能器12运动，调整近场换能器12和远场换能器13之间的距离，距离调整适当后，近场换能器12和远场换能器13发射聚焦超声。

本发明的位置控制装置功能是：粗调，调整近场换能器12和远场换能器13的大致位置；焦距控制装置的功能是：微调，调整近场换能器12和远场换能器13之间的距离。通过粗调和微调两者的相结合，近场换能器12和远场换能器13的运动更加灵活，聚焦超声换能器的运行更加精准。

实施例2

实施例2设计的是一种复合型双焦点聚焦超声换能器，其基本结构同实施例1，其不同之处在于，位置控制装置包括运动电机1、丝杆a2和固定板10，运动电机1固定在固定板10上，丝杆a2的上端穿过固定板10并与运动电机1连接，同时丝杆a2通过丝杆螺母a3与焦距控制装置连接；

焦距控制装置包括调焦电机9、丝杆b15和移动板11，调焦电机9固定在移动板11上，丝杆b15上端穿过移动板11并与调焦电机9连接，同时丝杆b15通过丝杆螺母b16与近场换能器12连接。

工作时，本装置的工作原理是:

固定板10保持不动，运动电机1启动，丝杆a2旋转带动丝杆螺母a3运动，丝杆螺母a3可沿着上下左右四个方向运动，并带动移动板11运动，从而近场换能器12和远场换能器13随着移动板11运动，当运动电机1控制近场换能器12和远场换能器13运动到适当位置处后，移动板11停止运动，调焦电机9启动，丝杆b15旋转带动丝杆螺母b16运动，丝杆螺母b16可沿着上下两个方向运动，带动近场换能器12运动，同时保持近场换能器12的圆心与远场换能器13的圆心始终处于同一轴线上，适当调整近场换能器12和远场换能器13之间的距离后，近场换能器12和远场换能器13发射聚焦超声。

近场换能器12和远场换能器13的所处位置由运动电机1控制，调焦电机9控制近场换能器12和远场换能器13之间的距离，通过不同的电机进行控制，近场换能器12和远场换能器13的运动位置可以更加精确。

实施例3

实施例3设计的是一种复合型双焦点聚焦超声换能器，其基本结构与上述实施例基本相同，其不同之处在于，固定板10的下端安装有直线滑轨a4，且丝杆a2和直线滑轨a4分布于固定板10的两端，直线滑轨a4通过与移动板11通过滚动组件a连接；

移动板11的下端安装有直线滑轨b14，且丝杆b15和直线滑轨b14分布于移动板11的两端，所述直线滑轨b14通过滚动组件b与近场换能器12连接。

工作时，本装置的工作原理是:

运动电机1启动，丝杆a2旋转带动丝杆螺母a3运动，丝杆螺母a3可沿着上下左右四个方向运动，同时直线滑轨a4保持不动，而滚动组件a同丝杆螺母a3上下左右四个方向运动，并带动移动板11运动，直线滑轨b14随着移动板11的运动而运动，当近场换能器12和远场换能器13运动到适当位置处后，移动板11停止运动，调焦电机9启动，丝杆b15旋转带动丝杆螺母b16运动，丝杆螺母b16可沿着上下两个方向运动，滚动组件b随着丝杆螺母b16上下两个方向运动，从而带动近场换能器12运动。

本发明设置直线滑轨和丝杆，保证了移动板11和近场换能器12运动过程中的稳定性，从而提高了装置整体运行的稳定性，保障了装置的基本运行。

实施例4

参考图2，本发明提供一种复合型双焦点聚焦超声换能器的使用方法，具体地讲，包括以下步骤：

1)肿瘤位置的确定及分析。在本实施例中，b超探头7与计算机电性连接，b超探头7的一端与人体接触，通过b超探头7的前后扫描，计算机通过治疗软件在显示屏上显示出肿瘤的具体位置，根据显示屏上显示的肿瘤，评估肿瘤的尺寸大小，将肿瘤分成若干个治疗层面，在此分为八个治疗层面。

2)聚焦超声换能器从第一个治疗层面，到第八个治疗层面，依次采用以下相同的步骤进行治疗：

a)位置控制装置启动，带动移动板11运动，从而带动近场换能器12和远场换能器13运动，向第一个治疗层面的最左侧运动，直至远场换能器13的圆心即远场换能器焦点6位于第一个治疗层面最左侧的最下方。

b)当远场换能器13运动到适当位置处后，移动板11停止运动，焦距控制装置启动，从而带动近场换能器12运动，近场换能器12向着第一个治疗层面最左侧的上方移动，直至近场换能器12的圆心即近场换能器焦点5位于第一个治疗层面最左侧的最上方；

c)近场换能器12与远场换能器13发射聚焦超声，聚焦超声聚焦于近场换能器焦点5与远场换能器焦点6处，对第一个治疗层面的最左侧进行治疗；

d)第一个治疗层面的最左侧治疗完成后，重复步骤a和步骤b将近场换能器焦点5与远场换能器焦点6位于第一个治疗层面最左侧的右侧，再重复步骤c，直至第一个治疗层面治疗完成；

e)第一个治疗层面治疗完成后，重复步骤a、步骤b和步骤c将近场换能器焦点5与远场换能器焦点6位于第二个治疗层面的最左侧，对第二个治疗层面的最左侧进行治疗，再重复步骤d。

值得注意的是：近场换能器12的圆心与远场换能器13的圆心处于同一轴线上，即近场换能器焦点5与远场换能器焦点6处于同一轴线上；远场换能器13的半径等于近场换能器12的半径，也就是近场换能器12的焦距(换能器顶端到焦点的距离)等于远场换能器13的焦距；

近场换能器焦点5与远场换能器焦点6重合时，近场换能器12与远场换能器13之间的距离最小，一般处于治疗层面治疗的最侧边，此时近场换能器12与远场换能器13治疗同一处；近场换能器焦点5与远场换能器焦点6距离最远时，近场换能器12与远场换能器13之间的距离最大，一般处于治疗层面最宽处，此时近场换能器12与远场换能器13分别治疗相应的治疗处。

本发明的聚焦超声对肿瘤的外表进行了扫描，利用表面凝固坏死的组织将肿瘤内部组织进行了封闭。由于外部的供养被切断，经过一段时间后，内部肿瘤细胞将逐渐死亡，相对于实心消融法治疗肿瘤来说，这种方法减少了治疗时间。

实施例5

实施例5提供了一种复合型双焦点聚焦超声换能器的使用方法，其基本步骤同实施例4，具体地讲，包括以下步骤：

1)肿瘤位置的确定及分析。在本实施例中，b超探头7与计算机电性连接，b超探头7的一端与人体接触，通过b超探头7的前后扫描，计算机通过治疗软件在显示屏上显示出肿瘤的具体位置，根据显示屏上显示的肿瘤，评估肿瘤的尺寸大小，将肿瘤分成若干个治疗层面，在此分为十个治疗层面。

2)聚焦超声换能器从第一个治疗层面，到第十个治疗层面，依次采用以下相同的步骤进行治疗：

a)运动电机1启动，丝杆a2旋转带动丝杆螺母a3运动，直线滑轨a4保持不动，滚动组件a同丝杆螺母a3一起运动，从而带动移动板11运动，直线滑轨b14随着移动板11的运动而运动，近场换能器12和远场换能器13也发生运动，向第一个治疗层面的最右侧运动，直至远场换能器13的圆心即远场换能器焦点6位于第一个治疗层面最右侧的最下方。

b)当远场换能器13运动到适当位置处后，移动板11停止运动，调焦电机9启动，丝杆b15旋转带动丝杆螺母b16运动，滚动组件b随着丝杆螺母b16的运动而运动，从而带动近场换能器12运动，近场换能器12向着第一个治疗层面最右侧的上方移动，直至近场换能器12的圆心即近场换能器焦点5位于第一个治疗层面最右侧的最上方；

c)近场换能器12与远场换能器13发射聚焦超声，聚焦超声聚焦于近场换能器焦点5与远场换能器焦点6处，对第一个治疗层面的最右侧进行治疗；

d)第一个治疗层面的最右侧治疗完成后，重复步骤a和步骤b将近场换能器焦点5与远场换能器焦点6位于第一个治疗层面最右侧的左侧，再重复步骤c，直至第一个治疗层面治疗完成；

e)第一个治疗层面治疗完成后，重复步骤a、步骤b和步骤c将近场换能器焦点5与远场换能器焦点6位于第二个治疗层面的最右侧，对第二个治疗层面的最右侧进行治疗，再重复步骤d。

实施例6

实施例6提供了一种复合型双焦点聚焦超声换能器的使用方法，其基本步骤同实施例4，具体地讲，包括以下步骤：

1)肿瘤位置的确定及分析。在本实施例中，b超探头7与计算机电性连接，b超探头7的一端与人体接触，通过b超探头7的前后扫描，计算机通过治疗软件在显示屏上显示出肿瘤的具体位置，根据显示屏上显示的肿瘤，评估肿瘤的尺寸大小，将肿瘤分成若干个治疗层面，在此分为十五个治疗层面。

2)聚焦超声换能器从第一个治疗层面，到第十五个治疗层面，依次采用以下相同的步骤进行治疗：

a)运动电机1启动，丝杆a2旋转带动丝杆螺母a3运动，直线滑轨a4保持不动，滚动组件a同丝杆螺母a3一起运动，从而带动移动板11运动，直线滑轨b14随着移动板11的运动而运动，近场换能器12和远场换能器13也发生运动，向第一个治疗层面的中间运动，直至远场换能器13的圆心即远场换能器焦点6位于第一个治疗层面中间的最下方。

b)当远场换能器13运动到适当位置处后，移动板11停止运动，调焦电机9启动，丝杆b15旋转带动丝杆螺母b16运动，滚动组件b随着丝杆螺母b16的运动而运动，从而带动近场换能器12运动，近场换能器12向着第一个治疗层面中间的上方移动，直至近场换能器12的圆心即近场换能器焦点5位于第一个治疗层面中间的最上方；

c)近场换能器12与远场换能器13发射聚焦超声，聚焦超声聚焦于近场换能器焦点5与远场换能器焦点6处，对第一个治疗层面的中间进行治疗；

d)第一个治疗层面的中间治疗完成后，重复步骤a和步骤b将近场换能器焦点5与远场换能器焦点6位于第一个治疗层面中间的左侧或右侧，再重复步骤c，直至第一个治疗层面治疗完成；

e)第一个治疗层面治疗完成后，重复步骤a、步骤b和步骤c将近场换能器焦点5与远场换能器焦点6位于第二个治疗层面的中间，对第二个治疗层面的中间进行治疗，再重复步骤d，直至完成十五个治疗层面。

以上示意性地对本发明创造及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明创造的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本专利的保护范围。